一種適于無人機(jī)電機(jī)-槳的效率測(cè)試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測(cè)試設(shè)備及方法,具體涉及一種適于無人機(jī)電機(jī)-槳的效率測(cè)試裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來,無人機(jī)的應(yīng)用和研究廣泛受到各方面的重視。而由于無人機(jī)具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、容易操控等優(yōu)點(diǎn),無人機(jī)已經(jīng)逐步從其它無人機(jī)種類中脫穎而出,在現(xiàn)在的軍事、科研、民用、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。無人機(jī)主要由多個(gè)電機(jī)-槳組合運(yùn)轉(zhuǎn)而提供升力,完成任務(wù)載荷。隨著無人機(jī)的廣泛應(yīng)用,越來越多的電機(jī)和槳出現(xiàn)在市場(chǎng)上,其電機(jī)-槳(本發(fā)明所述的“電機(jī)-槳”是指電機(jī)和槳組合成的整體)的效率越來越受到重視,不同的電機(jī)和不同的槳組合在一起使用會(huì)具有不同的效率,什么樣的電機(jī)配什么樣的槳才能獲得最好的效率成為人們普遍關(guān)注的問題,為此在選用電機(jī)和槳時(shí),需要對(duì)電機(jī)-槳的效率進(jìn)行測(cè)試。
[0003]無人機(jī)在我國(guó)是近年來才逐漸興起,市場(chǎng)上現(xiàn)有的適于無人機(jī)電機(jī)-槳效率測(cè)試設(shè)備非常少見,且較所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不高、不夠全面。首先,一般的拉力測(cè)試都是通過拉動(dòng)固定的表盤拉力計(jì)來讀取數(shù)字,由于電機(jī)-槳運(yùn)轉(zhuǎn)拉動(dòng)彈簧時(shí)很難達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),因此導(dǎo)致讀取的拉力值不夠準(zhǔn)確;其次,現(xiàn)有的測(cè)試設(shè)備絕大部分都只考慮到電機(jī)-槳提供的最大拉力,而很少關(guān)注其效率,在不同油門開度時(shí),電機(jī)所耗功率及電機(jī)溫度很少被人們關(guān)注,導(dǎo)致所測(cè)數(shù)據(jù)不夠全面,說服力不夠。
[0004]因此,設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高、數(shù)據(jù)全面、使用安全的適于無人機(jī)電機(jī)-槳的效率測(cè)試裝置具有重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種適于無人機(jī)電機(jī)-槳的效率測(cè)試裝置,采用該測(cè)試裝置能使所測(cè)電機(jī)-槳效率的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高、數(shù)據(jù)全面,并且操作安全。
[0006]本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于提供一種應(yīng)用上述無人機(jī)電機(jī)-槳的效率測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)的無人機(jī)電機(jī)-槳的效率測(cè)試方法。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]—種適于無人機(jī)電機(jī)-槳的效率測(cè)試裝置,其特征在于,包括測(cè)試架、電子推/拉力計(jì)、控制系統(tǒng)、測(cè)溫儀及外部防護(hù)網(wǎng)罩,其中:
[0009]所述測(cè)試架包括底板、立柱和上部支架,其中,所述立柱下端固定在底板上,所述上部支架的外端通過套筒連接在立柱上形成豎向滑動(dòng)機(jī)構(gòu);所述電子推/拉力計(jì)的底部固定在底板上,上部連接在上部支架的下側(cè);所述電機(jī)固定在上部支架的上側(cè),所述槳反裝在電機(jī)主軸上;
[0010]所述控制系統(tǒng)包括電子調(diào)速器、電子調(diào)速控制器、工作狀態(tài)顯示器以及電源,其中,所述電子調(diào)速控制器用于生成控制指令,根據(jù)所測(cè)電機(jī)的預(yù)期輸出轉(zhuǎn)速及工作電流輸出控制量輸送給電子調(diào)速器;所述電子調(diào)速器與電子調(diào)速控制器連接,用于根據(jù)電子調(diào)速控制器輸出的控制量來控制電機(jī)-槳不同的轉(zhuǎn)速;所述工作狀態(tài)指示器與電子調(diào)速器連接,用于采集和顯示電機(jī)的實(shí)時(shí)工作電流值;所述電源用于給電機(jī)及控制系統(tǒng)供電;
[0011]所述測(cè)溫儀設(shè)置在在外部防護(hù)網(wǎng)罩上的一側(cè),用于檢測(cè)電機(jī)的溫度。
[0012]本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案,其中,上部支架包括“十”字支架和設(shè)在“十”字支架上部中央的電機(jī)基板,所述電機(jī)固定安裝在電機(jī)基板上;所述“十”字支架底部中央設(shè)有用于與電子推/拉力計(jì)連接的連接孔。采用上述結(jié)構(gòu)的上部支架不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,而且便于與電機(jī)和電子推/拉力計(jì)連接。
[0013]優(yōu)選地,所述“十”字支架的四個(gè)外端上分別設(shè)置一個(gè)套筒,該套筒內(nèi)設(shè)有滾珠;相應(yīng)地,所述立柱為四根,該立柱為直線光軸,每個(gè)套筒分別套在一根立柱上;每根立柱通過連接基座固定在底板上。采用上述四個(gè)套筒和立柱相配合對(duì)電機(jī)-槳的豎向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)向,具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、導(dǎo)向精度高等優(yōu)點(diǎn)。
[0014]本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案,其中,所述電子推/拉力計(jì)的底部固定在底板的中央,所述底板上設(shè)有用于固定電子推/拉力計(jì)的固定座,該固定座為由底座和豎板連接而成的“L”形,所述底座上設(shè)有用于與電子推/拉力計(jì)連接的連接孔;所述電子推/拉力計(jì)的底部固定在底座上,側(cè)面貼緊在所述豎板上。通過上述結(jié)構(gòu),使得電子推/拉力計(jì)獲得牢固的且可裝拆的連接。
[0015]本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案,其中,所述底座由方形鋼板制成,該底座的四個(gè)側(cè)邊與所述外部防護(hù)網(wǎng)罩連接。
[0016]優(yōu)選地,所述底板的四個(gè)側(cè)面上設(shè)有螺釘孔;所述外部防護(hù)網(wǎng)罩的下邊緣連接有金屬薄片,該金屬薄片上設(shè)有與底板側(cè)面上的螺釘孔相吻合的連接孔,所述金屬薄片通過螺釘固定在底板的四個(gè)側(cè)面上。采用該優(yōu)選方案具有連接方便、可靠的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]優(yōu)選地,所述外部防護(hù)網(wǎng)罩的其中一個(gè)側(cè)面設(shè)置成可開合結(jié)構(gòu),外部防護(hù)網(wǎng)罩可開合的側(cè)面上設(shè)有把手。這樣便于更換電機(jī)和槳葉。
[0018]—種應(yīng)用上述無人機(jī)電機(jī)-槳效率的測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)的無人機(jī)電機(jī)-槳的效率測(cè)試方法,其特征在于,包括以下步驟:
[0019]a.將被測(cè)試的電機(jī)-槳裝于測(cè)試架上,設(shè)定好電源電壓值V并連接好電源及其它控制回路,將電子推/拉力計(jì)去皮歸零;
[0020]b.控制電子調(diào)速控制器給定一個(gè)開度值,記錄此時(shí)電子推/拉力計(jì)的推力值Fl,電流值A(chǔ)l,并保持運(yùn)轉(zhuǎn)Imin后用測(cè)溫儀測(cè)量電機(jī)溫度值Tl ;
[0021]c.重復(fù)步驟b,控制電子調(diào)速控制器給定其它若干個(gè)開度值,分別相應(yīng)記錄在不同開度值時(shí)電子推/拉力計(jì)的推力值F2、F3……,電流值A(chǔ)2、A3……,并保持運(yùn)轉(zhuǎn)Imin后用測(cè)溫儀測(cè)量其電機(jī)溫度值T2、T3……;
[0022]d.用以下公式計(jì)算被測(cè)試電機(jī)-槳在各個(gè)開度值時(shí)的效率值E (g/w) = F/ (A*V)(克/瓦),從而可評(píng)價(jià)所測(cè)試的電機(jī)-槳的效率;并結(jié)合所述溫度值T評(píng)價(jià)電機(jī)-槳工作時(shí)是否存在溫度異常。
[0023]本發(fā)明的工作原理是:設(shè)定好電源電壓值V,控制電子調(diào)速控制器給定一個(gè)開度值,由電子調(diào)速器控制電機(jī)-槳在該開度值下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),由于槳反裝在電機(jī)主軸上,因此電機(jī)-槳對(duì)上部支架產(chǎn)生向下的推力,該推力作用在電子推/拉力計(jì)上,從而獲得電機(jī)-槳所產(chǎn)生的向下的推力F ;此外,通過工作狀態(tài)指示器獲得電機(jī)的實(shí)時(shí)工作電流I,再通過測(cè)溫儀獲得電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的溫度變化。最終利用上述獲得的電壓值V、電機(jī)-槳推力F、工作電流I進(jìn)行計(jì)算以獲得評(píng)價(jià)電機(jī)-槳工作效率的指標(biāo),該指標(biāo)的計(jì)算方法是:工作效率E =F/ (V*I),單位為g/w (即克/瓦);從而可評(píng)價(jià)所測(cè)試的電機(jī)-槳的效率,并觀察電機(jī)溫度T判斷是否存在溫度異常情況,例如是否存在溫度過高或者升溫過快等情況。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有效益效果:
[0025]1.本發(fā)明采用槳葉反裝于電機(jī)之上的技術(shù)方案,通過測(cè)量電機(jī)-槳的推力來替代拉力,因而可以消除因旋翼旋轉(zhuǎn)而引起的地面效應(yīng)(“地面效應(yīng)”是指直升機(jī)在接近地面的高度工作時(shí),旋翼拍向地面的氣流受到地面的阻擋,從而影響旋翼空氣動(dòng)力的一種現(xiàn)象。)而引起的測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題(當(dāng)采用拉力模式時(shí),電子推/拉力上顯示的拉力是電機(jī)-槳產(chǎn)生的拉力與上部支架、電機(jī)-槳的重力組合在一起的合力,因此電機(jī)-槳產(chǎn)生的實(shí)際拉力要剔除重力部分的影響,因此計(jì)算復(fù)雜,精度差;而采用本發(fā)明的推力模式時(shí),將電機(jī)-槳處于靜止時(shí)電子推/拉力上顯示的力為基準(zhǔn)值,而電機(jī)-槳工作時(shí)電子推/拉力上顯示的力與上述基準(zhǔn)值之間的差值即為電機(jī)-槳實(shí)際產(chǎn)生的推力,該計(jì)算過程簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確)。
[0026]2.本發(fā)明采用電子推/拉力計(jì)替代現(xiàn)有技術(shù)中通常采用的彈簧拉力計(jì),從而可以更加準(zhǔn)確地測(cè)量得測(cè)試過程中電機(jī)/槳的推力;而且本發(fā)明的測(cè)量方法中引入了電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的實(shí)時(shí)電流值及溫度值這兩個(gè)因素,更為全面地、科學(xué)地衡量所測(cè)電機(jī)/槳效率的尚低。
[0027]3、測(cè)試過程中電機(jī)-槳沿豎向運(yùn)動(dòng),因此上部支架與立柱之間產(chǎn)生的豎向摩擦力小,因此該摩擦力對(duì)測(cè)得的電機(jī)-槳推力的影響小,使得總體測(cè)試結(jié)構(gòu)更加精確。
[0028]4、本發(fā)明通過設(shè)置外部防護(hù)網(wǎng)罩,可以防止當(dāng)人靠近調(diào)速及讀數(shù)時(shí)高速旋轉(zhuǎn)的槳葉殘片飛出而受傷,具有很好的安全性。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的適于無人機(jī)電機(jī)/槳效率的測(cè)試裝置的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為圖1所示實(shí)施方式中底部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖3為圖1所示實(shí)施方式中上部支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖4?圖6為圖1所示實(shí)施方式中套筒的結(jié)構(gòu)示意圖,其中,圖4為主視圖,圖5為圖4的A-A剖視圖,圖6為立體圖。
[0033]圖7為圖1所示實(shí)施方式中控制系統(tǒng)的電原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述,但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0035]參見圖1?圖7,本發(fā)明的適于無人機(jī)電機(jī)-槳的效率測(cè)試裝置包括測(cè)試架1、電子推/拉力計(jì)107、控制系統(tǒng)2、測(cè)溫儀和外部防護(hù)網(wǎng)罩。其中:
[0036]所述測(cè)試架I包括底板101、立柱102和上部支架103,其中,所述立柱102下端固定在底板101上,所述上部支架103的外端通過套筒105連接在立柱102上形成豎向滑動(dòng)機(jī)構(gòu);所述電子推/拉力計(jì)107的底部固定在底板101上,上部連接在上部支架103的下側(cè);所述電機(jī)固定在上部支架103的上側(cè),所述槳反裝在電機(jī)主軸上。
[0037]所述控制系統(tǒng)2包括電子調(diào)速器202、電子調(diào)速控制器201、工作狀態(tài)顯示器以及電源203,其中,